七,低压直流电源系统存在的缺点
1)随着电源容量的增加,低压直流电源系 统的重量也在增大. 原因:有电刷,电压低,电流大→发电机的 体积重量及输电线路重量增大. 例如:航空直流发电机:18KW,重量为 41.5kg,喷油冷却航空交流发电机:60KVA 重量为17kg左右.
低压直流电源系统的缺点(续)
结构示意图: 特点: ① 无CSD,可靠性高,寿命周期费用低;但 技 术不稳定. ② VSCF电源与CSCF电源可互换,不需改变 配电和用电部分,通用性强. 应用:MD-90
VSCF与CSCF交流电源系统 供电质量对比
六,270伏高压直流电源系统
特点: —发电效率高; —发电和配电系统重量轻; —航空电子设备的电源装置重量轻; —易实现不中断供电及寿命周期费用低等优点 应用:军用飞机
二,飞机电网结构
直流电源:单线制 交流电源:两种 ① 以机体为中线的三相四/三线制 特点:有两个电压可供选择;较安全;
飞机电网结构(续)
② 无中线的三相三线制 特点:只有一个电压;故障时较危险.
A B B A
0
C 三相负载 单相负载 单相负载 单相负载
C
三.恒频交流电源系统的主要参数
1.电压 考虑因素:重量,电网允许电压降,导线强 度,人员安全性,绝缘强度等因素 ① 电压越高,电网重量越轻; ② 导线细,线路压降大;导线截面积受机械 强度限制,电压太高也无益处; ③ 电压太高,绝缘材料重量增加,熄弧困难 ④ 人员的安全性差.
机载用电设备分类(续4)
(3)通用设备及厨房设备 如客舱一般照明设备,旅客娱乐设备,厨房设备 等,一般接在通用汇流条,厨房汇流条或卸载汇流 条上;是单发飞行或起动主发时的卸载对象. 3.不同飞行阶段的负载分配 负载分布情况:重要负载—约占50%左右; 厨房负载—约占40%左右
不同飞行阶段的负载分配情况
机载用电设备分类(续)
(2)加热和防冰负载 在大型运输机上占到总负载的40%左右.这 类负载对电能类型和质量无特殊要求,可 以采用直流电,恒频交流电或变频交流电 供电.
机载用电设备分类(续2)
(3)航空电子设备 要求用恒频交流电供电,对电源质量要求 高,约占20%左右. (4)照明设备 直流电,变/恒频交流电供电,约占8%左右.
三,飞机电源的发展
电源的Байду номын сангаас展主要体现在几个方面: ⑴ 主电源类型:直流电源→交流电源 有刷→无刷 分立式→组合式(IDG) ⑵ 容量的增长:3kW→120KVA ⑶ 控制保护装置的发展: 继电器型→晶体管型→微处理器型
电源发展简图
1.2 飞机电源系统的主要类型及特点
一,低压直流电源系统 参数: 调定电压:28.5V; 发电机额定容量:3,6,9,12KW,18KW 额定电流:100,200,300和400A,600A 二次电源:旋转变流机,静变流器 应急电源:航空蓄电池 应用: 30座以下的小型支线飞机,通用航 空飞机
机载用电设备分类(续3)
2.按重要程度分类——一般分为3级 (1)关键设备或最重要设备 一般接在备用汇流条或重要汇流条上,如发 动机和飞机操纵控制,导航设备,起落架收 放和舱门启闭设备,灭火设备等,供电余度 大(4余度); (2)重要设备:如座舱环境控制系统,防冰除 冰设备等.一般要求3余度供电.
课程内容及学时分配(建议)
第一章 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章 第七章 第八章 总复习 概述(4学时) 直流电源(4学时) 恒速传动装置(6学时) 交流发电机励磁系统(6～8学时) 发电机调压器(6～8学时) 交流电源的并联运行(8～10学时) 交流电源的控制与保护(8～10学时) 变压整流器(2学时) 2学时
第一章 概述
本章内容 1.1 飞机电源系统的组成与发展 1.2 飞机电源系统的主要类型及特点 1.3 飞机电源系统的供电方式及主要参数
1.1 飞机电源系统的组成与发展
一,飞机电源系统的组成 二,负载分类 三,飞机电源系统的发展
一,飞机电源系统的组成
① 主电源: 由主发动机直接或间接传动的发电系统; 是机上全部用电设备的能量来源. ② 辅助电源: 工作条件:飞机在地面,且主电源不工作 时;或空中作为主电源的备份电源 类型:航空蓄电池,APU.G 作用:航前/后准备,起动主发动机等
交流电源系统的缺点
① CSD结构复杂,造价高,故障多,维护困 难,是交流电源系统中故障率较高的一个部 件. ② 交流电源系统的控制与保护设备复杂,特 别是并联运行时的控制保护更为复杂. ③ CSCF交流电源系统由于有CSD,无法用来 起动发动机,必须另设起动设备.
1.3 飞机电源系统的供电方式及参数
二,变速变频交流电源系统(VSVF)
结构图:
特点:不需要CSD,结构简单,重量轻,可 靠性高. 适用机型:涡桨飞机:接近于恒频交流电 涡喷飞机:需另配变频器
三,混合电源系统
组成:低压直流 + 变速变频交流电源 应用:30座以上80座以下的支线飞机 特点:变频交流电适合供给加热和防冰负 载;支线飞机基本上都采用涡桨发动机, 在巡航时发动机转速基本不变,则变频交 流电频率变化范围也较小.
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2)飞行高度和速度的不断提高,使低压直流 电源系统的工作条件恶化. ① 飞行高度增加(1万米以上),电刷磨损加 剧,换向条件恶化. ② 高速飞行时,直流发电机的冷却问题也难 以解决.冷却条件差将导致发电机带载能力 下降.
低压直流电源系统的缺点(续2)
3)二次电源复杂,效率低. 主电源为直流电源,则二次电源为变流机/ 变流器:效率低,体积重量大;且交流电用 量大(占95%以上),使变换设备增多. 4)优点:控制,保护设备简单;易实现并联 供电;可用作起动发电机,减轻机载设备的 重量.
飞机电源系统的组成(续3)
⑤ 二次电源: 概念:将主电源电能变换为另一种形式或 规格的电能 类型:DC→AC:旋转变流机,静止变流器 AC→DC:变压整流器; DC→DC:直流升压机,直流变换器
二,机载用电设备分类
1.按用途分类——可分为4大类: (1)电动机构 用于飞机的操纵机构,如襟/缝翼,舵面, 力臂调节,起落架收放装置等,以及驱动油 泵,阀门,空调风扇等的电动机,其功率约 占总负载的30%左右.包括直流电动机构和 交流异步电动机构.
四.恒速恒频交流电源系统(CSCF)
结构示意图: 容量:30,40,60,90,120KVA 辅助电源:APU.G; 应急电源:BAT,INV,RAT,HMG; 二次电源:TRU 特点:恒装的采购费用,维修费用,寿命周 期费用高;重量重,效率低,供电质量差; 可靠性和可维修性也较差.恒频.
五.变速恒频交流电源系统(VSCF)
飞机电源系统的组成(续)
③ 应急电源: 工作条件:飞行中主电源和辅助电源全部失效 供电对象:关键负载(Essential Load) 类型:航空蓄电池(BAT),静变流器(INV) 冲压空气涡轮发电机(RAT),液压马 达驱动发电机(HMG).
飞机电源系统的组成(续2)
④ 外接地面电源(EP): 工作场合:飞机在地面 类型:电源车(柴油发电机组),中频电源, 电瓶车 作用:加油,装卸货物,清洁,地面检查, 起动主发动机等
交流电源参数(续)
2. 频率 考虑因素:电磁设备重量,尺寸及性能等 ① 对于变压器,互感器等静止电磁设备,提高 频率可以减小铁芯体积,重量; ② 对发电机,电动机等旋转电机,有一个最佳 频率值.如图,频率取400Hz较为合适.
频率与电磁设备重量的关系
旋转电机: f↑→磁极对数↑,铁损耗↑→体积重量↑
八,飞机交流电源系统的主要优点
1)电压提高,使重量减轻. 无刷,没有换向问题,其额定电压可提高, 使发电及配电系统重量减轻; 2)能适应高空,高速飞行的要求. 无电刷和换向器,不存在电刷磨损问题;且 可采用喷油冷却方式,能适应高空,高速飞 行的要求.
交流电源系统主要优点(续)
3)交流电能容易变换 二次电源:变压器及变压整流器. 特点:没有旋转部件,重量轻,体积小, 效率高,工作可靠.
一,供电方式 直流供电系统:并联供电; 恒频交流电源系统:有两种供电方式: ① 单独供电 正常供电时,供电通道互相独立,故障时才 相互转换. 特点:控制简单,但故障转换时存在供电瞬 间中断的问题.
主电源供电方式(续)
②并联供电 多台同频率的交流发电机并联起来,如 B707,B747等飞机. 特点:供电质量高,可靠(供电不中 断);但电源的控制及保护设备复杂.
3.相数及波形
三相制优点: ① 三相发电机体积小,功率大; ② 三相电源有相,线两个电压; ③ 三相异步机优于单相异步机. 正弦波:电磁元件损耗小,电磁干扰小.
飞机电源配电系统举例(B737)
航空交流发电机实物图
航空交流发电机转子
CSD外形图
CSD分解图
电源概述思考题
1 分析直流电源系统的优,缺点及其原因? 2 飞机交流电源系统的优,缺点有哪些? 3 提高飞机交流电源的电压有什么优点?由 此带来的问题有哪些? 4 航空交流电源的频率为什么定为400Hz? 5 飞机交流电网采用什么结构?有何特点?
飞机电源系统
航空自动化学院 电气工程及自动化系 2008-02-15
飞机电源系统
教材:《飞机电源系统》兵器工业出版社 参考资料: ① 蒋志扬,李颂伦主编.飞机供电系统; ②严仰光.航 空航天器供电系统;③飞机交流电源系统.西安 前续课程:电路,电子技术基础,航空电机学 总学时:54学时 实验学时(CBT):6学时